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Fisica e l'universo

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Physics and the Universe

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Anno accademico 2018/2019

Codice dell'attività didattica
MFN0568
Docenti
Prof. Fiorenza Donato (Titolare del corso)
Prof. Mario Edoardo Bertaina (Titolare del corso)
Corso di studi
008703 Laurea in Fisica
Anno
3° anno
Periodo didattico
Terzo periodo didattico
Tipologia
C=Affine o integrativo
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
FIS/05 - astronomia e astrofisica
Modalità di erogazione
Doppia
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto ed orale
Prerequisiti
Conoscenze di Fisica e Matematica di base acquisite nel primo biennio del Corso di laurea, e del corso di Introduzione alla fisica nucleare e subnucleare con laboratorio.
Knowledge of basic Mathematics and Physics achieved during the first two years of the Bachelor Degree in Physics and of the course "Laboratory on Subnuclear and Nuclear Physics".

Propedeutico a

Nessuna


None
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Il corso intende fornire una conoscenza degli aspetti di applicazione della fisica a problemi di astrofisica, cosmologia, fisica spaziale e fisica cosmica. Si prevede la conoscenza della fisica e della matematica del primo biennio oltre ad elementi di fisica dei fluidi, elettromagnetismo avanzato, relatività speciale, fisica atomica e fisica nucleare.

The course is aimed at supplying the knowledge about the characteristics of the application of Physics to problems concerning Astrophysics, Cosmology, Space Physics and Cosmic Physics. It is expected to know the Physical and Mathematical topics presented during the first two years of Bachelor degree in addition to Fluid Physics, Advanced Electromagnetism, Special Relativity, Atomic Physics and Nuclear Physics.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Lo studente sara' in grado di descrivere gli argomenti di astrofisica, cosmologia, fisica spaziale e fisica cosmica affrontati a lezione.

The student will be able to descrive the topics concerning Astrophysics, Cosmology, Space Physics and Cosmic Physics presented during the lectures.

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Modalità di insegnamento

Frontale. Lezioni svolte alla lavagna e, per alcune parti, con il supporto di slides. 

Classroom-taught lectures, with the support of the blackboard and, with regard to some parts, of slides.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame finale consisterà in una verifica scritta ed orale sugli argomenti trattati a lezione.

La prova scritta comprendera' alcune domande aperte, un esercizio e delle domande che richiedono risposte molto brevi. 

The final exam consists of both written and oral parts cornerning the topics presented during the classes.

The written exam will consist of few open questions, an exercise, and few quick question. 

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Attività di supporto

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Programma

 Il corso si prefigge di fornire allo studente un’introduzione alle tematiche fondamentali nella cosmologia, nella astrofisica e nella fisica astro-particellare contemporanee

Introduzione all Cosmologia: Equazioni di Friedman; Eqs.  del fluido. Legge di Hubble, redshift, Eq. di stato per materia e radiazione. Soluzioni all’eq. di Friedman per materia e radiazione. Parametri di densità dell’Universo. Materia oscura, energia oscura. Eta’ dell’Universo. CMB: radiazione di fondo a microonde. Modello del Big Bang caldo. BBN: Nucleosintesi primordiale. 

 Introduzione all’Astrofisica: Luminosita’, magnitudine. Diagramma di Hertzsprung-Russell. Evoluzione stellare. Galassie: morfologia e caratteristiche principali. 

I raggi cosmici: spettro, energia, composizione, accelerazione, diffusione. Caratteristiche spettrali del ginocchio e della caviglia. Cut-off GZK. Radiazione gamma.

Tecniche sperimentali di osservazione nelle varie bande dello spettro elettromagnetico: ottico, infrarosso, radio, microonde, raggi X e raggi gamma. Misure delle distanze di oggetti astrofisici: dalla parallasse all'utilizzo della legge di Hubble.

Tecniche di rivelazione diretta ed indiretta di materia oscura. Tecniche di misura della radiazione cosmica carica da Terra e dallo Spazio. Tecniche di misura dei neutrini (atmosferici, astrofisici, cosmologici, solari e da reattore).

 

 

The course is intended to provide to the students an overview to aspects of cosmology, astrophysics and astro-particle physics of great interest nowadays. 

 Introduction to Cosmology: Friedman's equations; fluid equations. Hubble law, redshift, State equation for matter and radiation. Solutions of Friedman's equations for matter and radiation. Density parameters of the Universe. Dark matter, dark energy. The age of the Universe. CMB: microwave radiation background. Model for the hot Big Bang. BBN: primordial nucleosynthesis. 

 Introduction to Astrophysics: Luminosity, magnitudes. Diagram of Hertzsprung-Russell. Stellar evolution. Galaxies: morphology and main characteristics. 

Cosmic rays: spectrum, energy, composition, acceleration, diffusion. Spectral characteristics of the knee and ankle. GZK Cut-off. Gamma radiation.

Experimental techniques of observation in the different bands of the electromagnetic spectrum: optical, infrared, radio, microwaves, X-rays and gamma-rays. Measurements of the distances of astrophysical objects: from the parallax technique to the use of Hubble's law.

Techniques for direct and indirect detection of dark matter. Techniques for the measurement of the charged cosmic radiation from Space and from Ground. Experimental techniques for the measurement of atmospheric, astrophysical, cosmological, solar and reactor neutrinos.

 

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

Liddle: An Introduction to Modern Cosmology

Binney e Merrifield: Galactic astronomy

Binney e Tremaine: Galactic Dynamics

Peebles: Principles of Physical Cosmology

Ferrari: Stelle, Galassie e Universo

A. Norton: An introduction to astrophysics and cosmology

M. Longair: High energy astrophysics

Apart from the first one, all the other textbooks are presented in the English edition

Ferrari: Stelle, Galassie e Universo

Liddle: An Introduction to Modern Cosmology

Binney e Merrifield: Galactic astronomy

Binney e Tremaine: Galactic Dynamics

Peebles: Principles of Physical Cosmology

A. Norton: An introduction to astrophysics and cosmology

M. Longair: High energy astrophysics



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Orario lezioni

Lezioni: dal 23/04/2018 al 15/06/2018

Nota: Orario visualizzabile alla sezione "Orario lezione"

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Note

AVVISO: è disponibile la registrazione delle lezioni di Fisica e l'Universo sul sito:
http://elearning.moodle2.unito.it/df/ (selezionare III Anno e poi il nome del corso)

NOTES: the video recordings of the lectures of Physics and the Universe are available on the website:
http://elearning.moodle2.unito.it/df/ (select III Year and then the name of the course)

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Ultimo aggiornamento: 06/05/2019 17:02